Щелочная реакция (ASR) в бетоне объясняется

Бетон может выглядеть твердое, но глубоко внутри, он может страдать от тихой, медленной химической атаки, известной как реакция щелочной силика (ASR) . Со временем ASR может ослабить бетон, что приводит к трещинах, деформации и даже структурному недостаточности. Давайте разберемся, что такое ASR, как он образуется, и что инженеры и строители могут сделать, чтобы остановить его, прежде чем он начнется.

Что вызывает реакцию щелочной силика?

ASR начинается с реакции между щелочками (соединениями натрия и калия) в цементном и реактивном кремнеземости ¹ в определенных типах заполнителя. Когда присутствует влага, эти элементы реагируют на образование гелеподобного вещества ² , которое поглощает воду и расширяет, что оказывает внутреннее давление на бетон.

Ингредиенты ASR:

• Щелочи : найдено в портлендском цементном или химическом примечании.
• Реактивный кремнезем : присутствует в некоторых агрегатах, таких как Chert, Opal или вулканическая порода.
• Влаго : из окружающей среды или внутренних источников воды.

Эти три фактора формируют идеальный шторм для ASR - особенно во влажном климате или плохо дренированных сооружениях .

Как ASR влияет на долговечность бетона

Расширяющийся гель, генерируемый ASR, приводит к трещинам, отекам и ухудшению ³ бетона с течением времени. Он не просто остается внутри материала - это влияет на то, как структура удерживается под стрессом.

Ключевые эффекты ASR:

• Внутреннее растрескивание ⁴ : случайные, похожие на карту трещины, которые растут со временем.
• Снижение прочности ⁵ : скомпрометированной грузоподъемности.
• Повышенная проницаемость : делает бетон уязвимым для замораживания-оттаивания и коррозии.
• Деформация : расширение элементов, таких как балки или стены.

Если оставить его неконтролируемой, ASR может сократить срок службы структуры на десятилетия и привести к дорогостоящим ремонтам или даже сносу.

Как обнаружить ASR в бетонных конструкциях

Поскольку ASR развивается постепенно, раннее обнаружение ⁶ является ключом к управлению повреждением, прежде чем он станет необратимым.

Знаки и инструменты:

• Визуальный осмотр ⁷ : Ищите на поверхности растрескивание карты и гелевые отложения.
• Петрографический анализ ⁸ : Микроскопическое исследование бетонных образцов.
• Испытания на расширение : измерьте изменения длины в бетонных стержнях с течением времени.
• Химическое тестирование : выявляйте уровни щелочных и реактивных кремнезема в материалах.

Раннее обнаружение дает инженерам возможность действовать до того, как повреждение станет конструктивным .

Стратегии профилактики и смягчения

Лучший способ сражаться с ASR - это предотвратить его до того, как он начнется . Для существующих структур есть способы замедлить или сдержать ущерб .

Методы профилактики:

• Используйте низкокальной цемент : содержит содержание щелочи ≤ 0,6% Na₂O.
• Нереактивные агрегаты : материалы экрана с использованием стандартов ASTM перед использованием.
• Дополнительные цементные материалы (SCM) : добавьте летучую пепел, кремнезем или шлак, чтобы связать щелочи.
• Контроль влаги : хороший дренаж и уплотнение поверхности уменьшают вход воды.

Смягчение для существующего бетона:

• Лечение на основе лития : медленный ASR путем химического стабилизации кремнезема.
• Внедрение трещины : уплотнения трещин для восстановления целостности и предотвращения дальнейшего входа влаги.
• Структурная модернизация : укрепить пострадавшие районы для продления срока службы.

Выбор правильной стратегии зависит от того, когда обнаруживается ASR и насколько серьезным ущерб .

Заключение

Реакция щелочной силика-это медленная угроза , которая с течением времени может тихо подорвать прочность и безопасность бетона. Но это не должно быть сюрпризом. Понимая химию, стоящую за ASR, обнаруживая ранние знаки и используя интеллектуальные методы профилактики, инженеры и строители могут создавать устойчивые бетонные конструкции, которые выдерживают испытание временем .